論文の概要: Fundamental limits of metrology at thermal equilibrium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.06582v2
- Date: Mon, 11 Nov 2024 21:09:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-13 13:16:46.808293
- Title: Fundamental limits of metrology at thermal equilibrium
- Title（参考訳）: 熱平衡における気象学の基礎的限界
- Authors: Paolo Abiuso, Pavel Sekatski, John Calsamiglia, Martí Perarnau-Llobet,
- Abstract要約: 熱平衡における量子プローブによる未知パラメータ$theta$の推定について検討する。
我々は、任意の$Hrm C$で得られる最大量子フィッシャー情報を見つけ、測定精度に基礎的拘束力を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We consider the estimation of an unknown parameter $\theta$ through a quantum probe at thermal equilibrium. The probe is assumed to be in a Gibbs state according to its Hamiltonian $H_\theta$, which is divided in a parameter-encoding term $H^{\rm P}_\theta$ and an additional, parameter-independent, control $H^{\rm C}$. Given a fixed encoding, we find the maximal Quantum Fisher Information attainable via arbitrary $H^{\rm C}$, which provides a fundamental bound on the measurement precision. We elucidate the role of quantum coherence between encoding and control in different temperature regimes, which include ground state metrology as a limiting case. In the case of locally-encoded parameters, the optimal sensitivity presents a $N^2$-scaling in terms of the number of particles of the probe, which can be reached, at finite temperature, with local measurements and no entanglement. We apply our results to paradigmatic spin chain models, showing that these fundamental limits can be approached using local two-body interactions. Our results set the fundamental limits and optimal control for metrology with thermal and ground state probes, including probes at the verge of criticality.
- Abstract（参考訳）: 熱平衡における量子プローブによる未知パラメータ$\theta$の推定を検討する。
プローブはハミルトニアン$H_\theta$に従ってギブス状態にあり、パラメータエンコード項$H^{\rm P}_\theta$と追加のパラメータ非依存制御$H^{\rm C}$に分けられる。
固定符号化が与えられたとき、任意の$H^{\rm C}$で達成可能な最大量子フィッシャー情報を見つけ、測定精度に基礎的拘束を与える。
量子コヒーレンス(量子コヒーレンス,量子コヒーレンス,量子コヒーレンス,量子コヒーレンス(量子コヒーレンス,量子コヒーレンス,量子コヒーレンス,量子コヒーレンス,量子コヒーレンス)は,異なる温度状態における量子コヒーレンス(量子コヒーレンス)の役割を解明する。
局所的に符号化されたパラメータの場合、最適感度はプローブの粒子数で$N^2$-scalingを示し、これは有限温度で到達でき、局所的な測定と絡み合いがない。
我々は,これらの基本的限界を局所的な二体相互作用を用いてアプローチできることを,パラダイム的スピンチェーンモデルに適用した。
この結果から,臨界点付近のプローブを含む熱・地中探触子による気象学の基本的限界と最適制御が決定された。
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